基于密度泛函理論研究Pd和Pd-γ-Al2O3上硫化氫和汞的吸附性能.pdf

1、汞是一種劇毒重金屬，具有揮發(fā)性、持久性以及生物累積性，會對人體和環(huán)境造成很大危害。根據(jù)UNEP于2013年發(fā)布的《全球汞評估報告》,我國人為源大氣汞排放量占全球排放量的30％左右，在我國最主要的大氣汞排放源中，燃煤相關(guān)部分占我國人為源大氣汞排放的47%，因此，如何有效地降低燃煤的汞排放量迫在眉睫。單質(zhì)汞由于化學(xué)反應(yīng)活性低、水溶性差、易揮發(fā)等性質(zhì)難以被脫除，所以單質(zhì)汞的脫除成為人們研究的重點。
　　在眾多吸附劑中，貴金屬鈀（Pd）因

2、其在較高溫度下對汞具有好的吸附能力，且提高溫度可獲得再生而受到廣泛關(guān)注。但煤氣中的硫化氫會對鈀產(chǎn)生毒害作用，因此研究硫化氫（H2S）氣氛下的貴金屬鈀對汞吸附的機理，對于設(shè)計新型高效汞吸附劑具有重要作用。本課題將密度泛函理論應(yīng)用于還原氣氛下硫化氫對汞在貴金屬鈀上吸附的機理研究，分析Pd和Pd/γ-Al2O3吸附劑對硫化氫團簇的吸附，探明硫化氫的覆蓋度、晶體缺陷以及載體對硫化氫吸附性能的影響，同時研究硫化氫和汞的共吸附，探討硫化氫對鈀基吸附

3、劑脫汞影響的作用機制。得到的主要結(jié)論主要有以下幾點：
　　(1)金屬Pd表面的缺陷（空位缺陷和臺階缺陷）在一定程度上增強了H2S分子以及其解離S物種在Pd表面的吸附；載體γ-Al2O3的H2S吸附能力較弱；低H2S覆蓋度時，負(fù)載型吸附劑Pd/γ-Al2O3中載體削弱了H2S分子的吸附能力，而高H2S覆蓋度時，載體會增強負(fù)載型吸附劑的H2S吸附能力。
　　(2)對于一個和兩個H2S分子吸附，其在不同吸附基底下是解離吸附模式；對

4、于三個 H2S分子的吸附，在潔凈面和空位面上是混合分子態(tài)和解離態(tài)模式，而在臺階面、γ-Al2O3(110)面和Pd/γ-Al2O3(110)面，解離吸附是最有利的吸附模式。
　　(3)H2S比Hg更容易吸附在Pd(111)表面上，HgS在Pd(111)面表現(xiàn)為解離吸附，Pd(111)面的S原子會對Hg產(chǎn)生排斥，無法有效地將單質(zhì)汞脫除。
　　(4)Pdn團簇對汞的吸附能力弱于Pd(111)面，載體γ-Al2O3可以增強Pdn團